基于DMD的可见光目标模拟系统设计与实现

基于DMD的红外目标模拟器光学系统的设计顾法权;张宁;徐熙平;乔杨【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)006【摘要】介绍了DMD的工作原理以及相应的红外景象模拟技术的特点，设计了一种工作在8~12μm波段的红外目标模拟器。

对系统整体进行建模、分析，DMD表面照度均匀。

投影系统采用四片式结构，焦距405mm。

MTF在10lp/mm处大于0.5，弥散斑均方根半径小于衍射极限，系统畸变控制在0.5%以内。

该系统结构紧凑，性能良好。

%The working principle of DMD and the characteristic of infrared scene simulation technology have been intro-duced. An IR simulator works on the weave length of 8~12μm is designed. The model of entire system is built and analyzed,which enable an uniformly illumination on DMD. The projection system adopts a four lens structure,and has a focal length of 405mm. The MTF is over 0.5 in10lp/mm,spot diameter is under diffraction limitation,and distor-tion is within 0.5%. The system is compacted and works well.【总页数】4页(P20-22,26)【作者】顾法权;张宁;徐熙平;乔杨【作者单位】长春理工大学光电工程学院，长春 130022;长春理工大学光电工程学院，长春 130022;长春理工大学光电工程学院，长春 130022;长春理工大学光电工程学院，长春 130022【正文语种】中文【中图分类】TN21【相关文献】1.基于DMD的红外仿真光学系统设计 [J], 耿康2.基于DMD的红外双波段景象投影光学系统设计 [J], 常虹;范志刚3.基于DMD的红外目标模拟器分光系统设计 [J], 胡初强;牟达;陈灵芝4.基于DMD的红外双波段景象模拟投影光学系统设计 [J], 林丽娜;宋珊珊;李鹤;王文生5.基于双DMD的红外场景投影仪光学系统设计 [J], 郑雅卫;胡煜;郭云强;高教波;王军;李俊娜;吴江辉;刘方;陈青因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于DMD的红外场景仿真系统光学引擎设计
蹇毅;潘兆鑫;于洋
【期刊名称】《红外与毫米波学报》
【年(卷),期】2014(033)004
【摘要】针对DMD(Digital Micromirror Device)器件是针对可见光波段设计,直接用于红外波段会遇到问题,提出了一种远心投影光学引擎架构,包括投影光学系统和照明光学系统.该光学引擎采用柯勒远心照明架构,并引入一片场镜来分离投影和照明光束.这种光学引擎结构紧凑、照明均匀、光能利用率高.
【总页数】5页(P375-379)
【作者】蹇毅;潘兆鑫;于洋
【作者单位】中国科学院上海技术物理研究所,上海200083;中国科学院上海技术物理研究所,上海200083;中国科学院上海技术物理研究所,上海200083
【正文语种】中文
【中图分类】TN216
【相关文献】
1.基于DMD多波段动态红外场景仿真系统的关键技术研究 [J], 胡文刚;元雄;何永强;耿达;唐德帅
2.基于DMD的高帧频红外场景仿真系统设计 [J], 张宁;汤心溢;张昊
3.基于 DMD 的红外场景仿真系统光学性能分析 [J], 何永强;唐德帅;胡文刚;黄富瑜
4.基于双DMD的红外场景投影仪光学系统设计 [J], 郑雅卫;胡煜;郭云强;高教波;
王军;李俊娜;吴江辉;刘方;陈青
5.双DMD变焦红外双波段场景模拟器光学引擎设计 [J], 潘越;徐熙平;乔杨
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专利名称：一种基于DMD的光谱成像目标获取系统及方法专利类型：发明专利
发明人：虞益挺,董雪,仝赓,肖星辰,宋旋坤
申请号：CN202010974588.6
申请日：20200916
公开号：CN112179289A
公开日：
20210105
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种基于DMD的光谱成像目标获取系统及方法，该系统包括成像光路、位于成像光路物面处的目标、位于成像光路像面处的DMD、分光光路以及位于分光光路的像面处的探测器，成像光路和分光光路均包括光轴，DMD包括工作面，成像光路和分光光路的光轴均经过DMD的工作面的中心，DMD的工作面上包括n（n≥2）个处于“ON”状态的微镜扫描单元，DMD的工作面上的n个微镜扫描单元同时并行工作，其采集速度是单个微镜扫描单位采集速度的n倍，采集时间也缩短到原来的1/n，DMD上的多个微镜扫描单元可实现片上微观并行扫描，采集速度更是大大提高。

申请人：西北工业大学宁波研究院
地址：315040 浙江省宁波市高新区清逸路218弄A3栋5楼
国籍：CN
代理机构：宁波甬致专利代理有限公司
代理人：高瑞霞
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基于DMD的红外目标模拟器分光系统设计胡初强;牟达;陈灵芝【摘要】基于DMD(数字微镜阵列)的红外目标模拟器是利用DMD反射调制入射的红外辐射,在实验室内模拟真实目标和背景的红外成像,对红外探测和传感设备进行性能测试和评估.介绍了基于DMD的红外目标模拟器的整体结构,阐述了DMD 的工作原理,分析了分光系统的设计思想.为了解决照明系统和投影系统结构容易发生重叠的问题,设计了分光棱镜将DMD的照明光束和由DMD反射的投影光束分离开,并用ZEMAX对分光棱镜进行了优化和模拟,设计结果符合使用要求.%Infrared large simulator based on digital-mirror device(DMD) modulates the incident infrared radiation by using the DMD reflection. It simulates the target and background infrared images in the laboratory in order to test and evaluate the performance of the infrared system. The paper introduces the overall structure of the infrared target simulator, the operation principle of DMD and the design of the optical splitting system. In order to solve the overlap problem between the illumination system and the projection system,the paper designs a splitter prism which separate the DMD illumination beam from the projection beam reflected by the DMD. Using the ZEMAX the scheme is simulated and optimized. The results show that the performance of the system conforms to the requirements.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2012(042)006【总页数】4页(P655-658)【关键词】数字微镜阵列;红外目标模拟器;分光棱镜;光学设计【作者】胡初强;牟达;陈灵芝【作者单位】长春理工大学,吉林长春130022;长春理工大学,吉林长春130022;长春理工大学,吉林长春130022【正文语种】中文【中图分类】TN216红外目标模拟器能实现对目标及背景、战场环境的图像模拟，在实验室内提供精确可控、可重复的试验条件，对红外探测和传感设备进行性能测试和评估。

基于DMD的可见光目标模拟系统设计与实现李少毅;马骏;姚远;梁志毅;闫杰【摘要】目标模拟系统作为导引头电气系统半实物仿真实验的重要组成部分,向可见光探测系统提供动态目标和场景图像,以测试其发现、探测和跟踪目标的能力.分析设计了可见光目标模拟系统结构以及构建了DMD驱动控制模块和光学系统平台,实现解决了DMD驱动控制、灰度调制以及光学投影等关键问题,并成功地实现了将仿真计算机中仿真图像通过DVI接口传输到DMD上以60Hz频率显示.最后,与探测设备进行对接,对可见光目标模拟系统的所有功能进行了验证,结果满足仿真实验要求.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2013(021)003【总页数】4页(P735-737,758)【关键词】目标模拟系统;DMD驱动控制;灰度调制;光学投影【作者】李少毅;马骏;姚远;梁志毅;闫杰【作者单位】西北工业大学航天学院,西安 710072;中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所,西安 710065;91656部队,上海 200439;西北工业大学航天学院,西安 710072;西北工业大学航天学院,西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TP3910 引言可见光目标模拟系统被广泛应用于在成像制导系统半实物仿真实验中，向可见光探测系统提供动态目标和场景图像，在国外已被广泛用于在成像制导武器系统地面测试中，评估、检测可见光探测系统的各项性能。

而国内，近几年对于武器装备研发的投入加大，这方面的需求也逐渐加大，只是由于技术封锁的原因，进展缓慢。

本文提出的基于DMD的可见光目标模拟系统，构建了系统平台，并解决了其中的关键技术问题，已经能满足地面半实物仿真实验的要求。

还有，只需要将系统可见光光学系统部分替换成红外光学系统，就可以实现动态红外成像仿真系统的红外场景产生器［1］。

1 系统工作原理可见光目标模拟系统主要工作原理为：以景物成像仿真机为前端输入，接收仿真计算机提供的目标图像，通过DMD驱动控制电路将目标图像电信号表示转换为光信号表示，再通过光学系统以适合可见光导引头探测的光学景象投射给导引头，实现在同步信号激励下，导引头探测结果与目标图像仿真结果在形状和亮度上一致。

广东工业大学硕士学位论文应用价值。

虽然该物镜一次曝光面积比较小，如果应用到大面积ＰＣＢ的高效生产中，只需该物镜配合数块ＤＭＤ进行无缝扫描，为大面积数字光刻的研究和实践提供了有效的方法。

３２广东工业大学硕士学位论文聚焦透镜、光纤均束器、扩束准直透镜组和平面反射镜；ＤＭＤ拼接中继系统包括数字微反射镜、第一抛物面反射镜、第二抛物面反射镜、第三抛物面反射镜和第四抛物面反射镜；投影光学系统包括第一透镜组、孔径光阑和第二透镜组。

图５—１大面积数字光刻系统结构示意图Ｆｉｇ．５—１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｌａｒｇｅａｒｅａｄｉｇｉｔａｌｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙｓｙｓｔｅｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅ５．２．２设计要求本光学系统在设计的过程中应该注意以下几个方面：１、由于曝光面积比较大，需要高功率光源，因此激光束可由多个４０５ｎｍ半导体激光器产生，通过聚焦透镜入射到光纤均束器，由扩束准直透镜组对光斑整形入射到多块ＤＭＤ拼接面。

２、扩束准直透镜组中的负透镜和正透镜共物方焦面，对均匀光斑整形成与多块ＤＭＤ拼接面尺寸相匹配。

３、照明系统中平面反射镜镀有高反层且偏转一定角度，保持和ＤＭＤ的微小镜束准直透镜组的出瞳与投影光学系统的入瞳相匹配实现柯勒照明，以保证ＤＭＤ拼接面有最大照明亮度和均匀度。

６、ＤＭＤ拼接中继光学系统中多块ＤＭＤ拼接在两个上３４广东ｘ．：ｔｋ大学硕士学位论文则四块ＤＭＤ拼接时的填充因子为：ｆ５．３１∥：！：旦！兰！：兰９兰兰×１００％：５７．６５％‘。

，１＝一×＝（１．０５Ｘ２＋３×Ｏ．３０）Ｘ（１．４０ｘ２＋２Ｘ０．３０）那么拼接后，基板单位面积上光刻图形面积提同、ｆｌ／ａ．１＝１３．１０％，因此当用４块ＤＭＤ拼接时，光刻效率相比无拼接时提高１３．１０％，是单块ＤＭＤ的４倍，该拼接方法适用于Ｎ（Ⅳ≥２）块ＤＭＤ拼接光刻系统。

５．３．２光程差新型补偿方法光在介质中所传播的距离三乘上该介质的折射率胛为光程△，即Ａ＝Ｌｘｎ，当多块ＤＭＤ拼接在两平行平面上时，两平面之间的距离为Ｄ，如果让拼接面发出的光线直接入射到投影透镜，则会产生光程差万＝Ｄｘ刀＝Ｄ，折射率为空气视为１，这会极大地影响后续成像质量。